孙宏斌：“简单”控电压，真不简单

　　编者按

　　为深入贯彻党的十九大和十九届二中、三中、四中全会精神，贯彻落实全国宣传思想工作会议和全国宣传部长会议精神，围绕决胜全面小康、决战脱贫攻坚主题，中央宣传部、中国科协、科技部中科院、工程院、国防科工局在全社会广泛开展“最美科技工作者”学习宣传活动，深入挖掘、广泛宣传一批优秀科技工作者典型，引导和激励广大科技工作者学习最美、争当最美，汇聚起爱国奋斗的磅礴力量。经各地方、各学会、各单位推荐，共有400余位科技工作者入围，我们将陆续推出部分入围科技工作者的先进事迹，让我们一睹他们的最美风貌吧！

　　以前我国采取依靠人工、分散控制的方法，实时控制电网。在各级电网的控制中心和发电厂、变电站等地方，都有24小时值班的调度操作人员，一旦发现问题，就逐级打电话，要求相应单位进行调整。这种方式不仅耗费巨大的人力，依赖于调度人员的经验，而且并不能从有利于整个电网全局的角度做出有效的协调。

　　因此，让电压控制从人工走向自动，显得尤为必要——对实时采集到的电网数据进行分析，利用有效的算法形成决策，并对电网中的各类无功电压控制设备进行协调控制，以使得整个电网时时刻刻处于最佳的电压状态，保障电网运行的安全和经济。

　　然而，要实现系统级的自动电压控制，并不容易。首先，控制对象很复杂，尤其近年来我国风机装机容量位居世界首位，光伏装机占第二位。然而，风、光发电等可再生能源的输入是间歇性的，会引起电网电压的快速、大幅度波动，甚至诱发大规模连锁脱网事故，给安全运行带来威胁，这成为我国大规模可再生能源接入电网的主要障碍之一；第二，控制模式复杂，我国的互联大电网是由空间上分布的多级控制中心共同调度的，如何协调是难题；第三，这还是一个复杂的数学问题，本身求解起来就有难度。

　　“我们采用了‘自律+协同’的技术路线。控制对象复杂，我们就根据特性将其分成不同的群，做自律控制，从而使问题简化。但又不能放任每个部分各自为政，就再通过方法将他们协同起来，劲往一处使，保障电网在更大范围内实现优化的电压分布，达到全局最优的目标。”清华大学电机系教授、该成果的项目负责人孙宏斌说。

　　在实际应用中，这套系统能够显著降低电网输送过程中的损耗。据统计，该系统在江苏电网投运后，一年节约近1亿度电的损耗，相当于年节省开支约5000万元。美国PJM电网持续半年的运行数据也表明，该系统实现的节能降损收益约850万美元，同时，5个关键输电通道的传输极限分别提高了7.6%至16.1%，供电可靠性大大提高。“目前，中国的电网每年损耗大约是3600亿度电，相当于每人每天浪费了1度电。自动电压控制系统不需要增加任何设备投入，仅通过控制的手段就能显著降低损耗。”孙宏斌说。

　　针对大规模间歇式可再生能源接入电网的问题，孙宏斌团队提出并实现了大规模风电汇集接入的电压控制技术。截至2015年底，已在我国6个大型风光基地和102座大型风光场站应用，接入协同控制的风/光能源总装机48.7GW，占全国并网风/光能源总装机的37%，有效保障了新能源基地和电网的安全运行。

　　截至2015年底，该系统已经在华北、华东、华中、西北、南方、西南六大区域电网和北京、天津、重庆、江苏等22个省级电网得到推广应用，共接入常规电厂716座，总装机容量7.55亿千瓦。其间团队经历了14项国家级课题，申请发明专利近90项，发表论文200余篇，境外专题特邀报告20余次。

　　该成果还成为了美国电网第一个自动电压控制系统，也成为我国先进电网控制系统对美国的首例输出。随后，相关成果又被推广到马来西亚国家电网和加拿大BC Hydro电网。美国能源部顾问、美国国家工程院院士博斯教授认为，该成果“使得中国在电压控制领域遥遥领先于世界”。(文/人民日报)